Приемы извлечения знаний из экспертов

 

ПРИЕМЫ	ОПИСАНИЕ
Наблюдение	Инженер наблюдает (не вмешиваясь) за тем, как эксперт решает реальную задачу
Обсуждение задачи	Инженер на представленном множестве задач неформально обсуждает с экспертом данные, знания и процедуры решения
Описание задачи	Эксперт описывает типичные задачи для ос­новных типов ответов
Анализ задачи	Эксперт решает «вслух» реальные задачи, де­тализируя ход рассуждений
Проверка системы (прототипа)	Эксперт предлагает инженеру перечень задач для решения (от простых до сложных), которые (с использованием приобретенных знаний) пе­ред решением системы инженер решает вруч­ную
Исследование системы	Эксперт исследует и критикует правила и ме­ханизм вывода системы
Оценка системы	Инженер предлагает другим экспертам оце­нить решения разработанной системы (прототи­па) и решения эксперта, наполнявшего систему

По степени отработанности ИтС выделяют следую­щие стадии существования: исследовательская, промышленная, коммерческая. Разделяют следующие типы ИтС:

• языки программирования;

• языки инженерии знаний;

• средства автоматизации разработки (проектирования) ЭС;

• оболочки ЭС.

С точки зрения потребителя, на выбор ИтС влияют моменты:

• затраты труда на построение ЭС или ее прототипа с помощью
ИтС;

• эффективность функционирования ЭС, построенной на ос­нове выбранного ИтС;

• квалификация разработчика, необходимая для применения ИтС.

Оболочки ЭС ориентированы на работу с пользователем-непрофессионалом в области программирования. Основным свойством оболочек является то, что они содержат все компоненты ЭС в готовом виде и их использование не предполагает программирования, а сводится лишь к вводу в оболочку знаний о проблемной области. Каждая оболочка характеризуется фиксированным способом пред­ставления знаний и организации вывода и фиксирования компо­нентов, которые будут использоваться во всех положениях, где бу­дет применяться оболочка. Наиболее популярные оболочки обла­дают следующими свойствами:

• решают задачи класса расширения в статических предметных областях в условиях ненадежности знаний;

• представляют процедурные знания в виде правил;

• описывают предметную область в виде значений неструктури­рованных переменных и утверждений, снабженных мерой их ис­тинности (определенности).

Желание представить разработчику ЭС разнообразные средства для учета особенностей приложения привело к объединению в рам­ках одной системы различных методов решения задач, представле­ния и интерпретации знаний. В их состав могут входить средства модификации функционирования оболочки, набор компонентов, позволяющих конструировать собственные оболочки, средства комплексирования компонентов в виде языка высокого уровня, развитые интерактивные графические средства общения с пользо­вателем. Подобные средства называют средствами автоматизации проектирования (разработки) ЭС.

Характеристика «Универсальность» определяет возможности ИтС в использовании различных способов представления знаний в ра­бочей памяти и базе знаний и различных парадигм функциониро­вания системы. Наличие универсальности позволяет адекватно отображать в системе различные типы знаний о проблемной облас­ти. К настоящему времени в большинстве ИтС при представлении знаний используют фреймы и сети, а в качестве механизма функ­ционирования, как правило, программирование, ориентированное на правила.

Характеристика «Основные свойства» определяет особенности, которые присущи ИтС в реализации основных программных ком­понентов системы. Для решателя наиболее важны способы сопос­тавления и основной способ планирования вычисления (построение цепочек вывода от данных или от целей). Задача сопоставления состоит в том, чтобы определить, какое из правил, хранящихся в БЗ, может быть применено к текущему состоянию предметной облас­ти, хранимой в РП. Способы сопоставления в значительной мере зависят от: типа ссылки на объекты РП, используемого в правиле; вида данных РП, сопоставляемых со ссылками; вида проверок, вы­полняемых в ходе сопоставления.

Выделяют следующие типы ссылок:

• конкретная, когда ссылка (идентификатор) в условии прави­ла является адресом конкретного элемента РП;

• абстрактная, когда ссылка (идентификатор и его описание) в условии правила именует не конкретный, а любой элемент в РП, свойства которого сопоставляются с описанием ссылки, указанным
в правиле (т.е. описание определяет класс элементов РП).

Существующие ИтС допускают следующие виды данных РП: константы; переменные, имеющие значения; сложные структуры (типы фрейм), логически объединяющие множество переменных. В них используются либо тривиальные виды проверок, сводящиеся к проверке наличия (отсутствия) указанных элементов в РП, либо сложные, требующие вычисления некоторых соотношений между значениями ссылок, указанных в условиях правил. Таким образом, в первом приближении способ сопоставления определяется ис­пользуемым типом ссылок и видом данных РП.

Средства приобретения знаний в существующих ИтС мож­но оценивать с точки зрения допустимых способов формирования БЗ. Выделяют следующие способы формирования БЗ:

• редакторы;

• средства отладки;

• средства индуктивного вывода новых знаний.

Редакторы позволяют отображать и модифицировать БЗ, воз­можно, в графическом виде, поддерживая ее целостность. Средства отладки обеспечивают анализ содержимого БЗ, переформирование и отображение его результатов пользователю. Средства индуктивного вывода осуществляют формирование новых знаний (правил) на ос­нове вводимых пользователем примеров ситуаций с их решениями.

В существующих ИтС диалог организуется в двух видах: в фик­сированной структуре и структуре, формируемой при генерации ЭС. Среда функционирования ИтС определяет тип ЭВМ, исполь­зуемую операционную систему (ОС) и язык программирования. По типу используемых ЭВМ ИтС можно разделить на три класса: для персональных ЭВМ (ПЭВМ); для символьных ЭВМ и интеллекту­альных рабочих станций.

Характеристики экспертных систем.

  С точки зрения назначения большинство ЭС создается для тиражирования знанийэкспертов и ориентировано либо на специалистов, стремящихся повысить свои знания, либо на неспециалистов, чтобы оказать им помощь в решении сложных задач.

По характеристике «проблемная область» ЭС обобщенно можно определить так: предметная область является статической (как пра­вило, с неточными знаниями); решаемые задачи являются статиче­скими (как правило, задачи расширения и реже задачи доопределения). Приложения, реализуемые с помощью ЭС, различаются по количеству возможных решений, по сложности (структурированно­сти) проблемной области, по методам решения задач, по типу ис­пользуемых знаний.

С точки зрения глубины анализа проблемной области большин­ство существующих ЭС являются поверхностными, что обеспечи­вает их высокую эффективность. Однако для многих приложений необходимо создание глубинных ЭС, реализация которых требует существенных вычислительных ресурсов, что препятствует их ши­рокому распространению. По типу используемых методов и знаний ЭС делятся на традиционные и гибридные. Большинство сущест­вующих ЭС традиционные. Тенденцией является создание гибрид­ных ЭС путем выделения в неформализованной задаче формали­зуемых подзадач и реализации их методами традиционного програм­мирования (т.е. в виде БД и ППП). Гибридизация ЭС значительно усложняет процесс управления системой, увеличивает количество неявно представленных знаний, что ухудшает ее объяснительные возможности и сужает номенклатуру используемых методов инжене­рии знаний. С точки зрения класса ЭС большинство существующих ЭС являются простыми (в США из общего числа продаваемых ЭС 90% простые).

Характерной особенностью подобной технологии являются многочисленные возвраты к любому этапу и пересмотр принятых там проектных решений, что достаточно удобно для быстрого соз­дания небольших автономно функционирующих ЭС (концепция «быстрого прототипирования» [1—3]), однако модель жизненного цикла (ЖЦ), соответствующая такой технологии, затруднена для промышленного использования из-за низкой эффективности раз­работки конкретной системы, она важнее для исследовательских целей и как ЭС-1.

Технология создания ЭС, предложенная в работах включает три фазы: проектирование, реализацию и внедрение, а ЖЦ разработки состоит из шести этапов:

• исследование выполнимости проекта;

• разработка общей концепции ЭС;

• разработка и тестирование серии прототипов;

• разработка и испытание головного образца;

• разработка и проверка расширенных версий системы;

• привязка системы к реальной рабочей среде.

Сравнивая данные технологии между собой, можно заметить, что первые два этапа промышленной технологии соответствуют этапу идентификации, а следующие три этапа — этапам концептуа­лизации, формализации и тестирования. Единственное отли­чие — наличие этапа привязки ЭС к реальной рабочей среде.

 

Определяется:

1. Удобство работы. Под удобством работы понимают естественность взаимодействия с ней, которая заключается в приведении информации в требуемом пользователем виде;

2. Ее полезность. Под полезностью понимается способность в ходе диалога определять параметры пользователя, выявлять и устранять неудачи в работе и удовлетворять потребностям пользователя;

3. Гибкость - способность системы настраиваться на конкретного пользователя;

4. Устойчивость системы к ошибкам. Это способность системы не выходить из строя при ошибочных действиях неопытного пользователя.